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土壤剖面指從地面垂直向下的土壤縱斷面。土壤發(fā)生層指土壤剖面中與地表大致平行且由成土作用而形成的層次。土壤剖面土壤發(fā)生層的劃分和命名1967年國(guó)際土壤學(xué)會(huì)提出土壤剖面劃分:有機(jī)層(O)腐殖質(zhì)層(A)淋溶層(E)淀積層(B)母質(zhì)層(C)母巖(R)凡兼有兩種主要發(fā)生特性的土層稱過渡層(AE、BC)。
剖面構(gòu)造土壤顏色土壤質(zhì)地土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)持性土壤孔隙狀況等土壤形態(tài)是指土壤外部的特征土壤形態(tài)土壤形態(tài)學(xué)特征
土壤顏色取決于化學(xué)組成與礦物組成
黑色—腐殖質(zhì)含量高白色—與石英、高嶺土、石灰和水溶性鹽類有關(guān)紅色—與赤鐵礦、水化赤鐵礦有關(guān)黃色—與水化氧化鐵、褐鐵礦有關(guān)棕色—與粘土礦物有關(guān)紫色—與游離態(tài)的錳氧化物含量高有關(guān)
土壤形態(tài)學(xué)特征
?土壤質(zhì)地:土壤是由許多大小不同的土粒按照不同的比例組合而成的,這些不同的粒級(jí)混合在一起表現(xiàn)出來的土壤粗細(xì)狀況,稱之為土壤質(zhì)地,也稱為土壤機(jī)械組成。砂土壤土粘土
第一章
自然界中的土壤礦物質(zhì)顆粒不可能全屬一個(gè)粒級(jí)。而是由若干個(gè)不同的粒級(jí)構(gòu)成的,那么各粒級(jí)在土壤中所占的相對(duì)比例或重量百分比,就叫做土壤的機(jī)械組成,也稱土壤質(zhì)地。土壤質(zhì)地關(guān)系到土壤的表面積的大小和孔隙的分布,決定著土壤的許多理化特性,因而是土壤的基本特征之一。土壤質(zhì)地分類及其作用
自然界中的土壤礦物質(zhì)顆泣不可能全屬一個(gè)粒級(jí)。而是由若干個(gè)不同的粒級(jí)構(gòu)成的,那么各粒級(jí)在土壤中所占的相對(duì)比例或重量百分比,就叫做土壤的機(jī)械組成,也稱土壤質(zhì)地。土壤質(zhì)地:土壤固體顆粒的粗細(xì)程度及其組合比例。它關(guān)系到土壤的表面積的大小和孔隙的分布,決定著土壤的許多理化特性,因而是土壤的基本特征之一。
土壤質(zhì)地的分類和劃分標(biāo)準(zhǔn),各國(guó)亦很不統(tǒng)一。在各種質(zhì)地分類中都分出了砂土、壤土和粘土三個(gè)基本類型。它們與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著非常密切的聯(lián)系。
粘土:無(wú)粗糙感覺,濕時(shí)可搓成條,彎曲不斷
壤土:濕時(shí)可搓成條,彎曲有裂跡
砂土:干時(shí)有粗糙感,不成條砂土的特點(diǎn):為粗砂粒多,土體松散,大孔隙多,吸收性能和保水能力很弱,養(yǎng)分含量低并易分解和淋失。但通透性好,耕作阻力小。植物根系容易伸展,無(wú)粘結(jié)和塑性,土溫容易升降。易受干旱威脅。粘土的特點(diǎn):性質(zhì)與砂土正好相反,粘粒占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),毛管孔隙多,養(yǎng)分含量較豐富,保水和吸收性能強(qiáng),但通透性差,土溫不易升降,常為冷土。粘性大,塑性強(qiáng),濕時(shí)泥濘,干時(shí)硬結(jié),耕作阻力大,植物根系不易伸展。總之,無(wú)論砂土或粘土都由于砂粘比例不當(dāng),使水、肥、氣、熱之間不夠協(xié)調(diào)。肥力水平不高。壤土的特點(diǎn):
砂粘土比例適中,兼有砂土和粘土的優(yōu)點(diǎn)而沒有它們的缺點(diǎn)。如通透性較好,既能通氣又能保水,不易受旱也不易漬水,粘而不實(shí),松而不散,耕作方便,養(yǎng)分充足,各肥力因素容易調(diào)節(jié),適種性廣?!寝r(nóng)業(yè)理想土壤質(zhì)地。
土壤形態(tài)學(xué)特征
土壤結(jié)構(gòu):指土壤顆粒膠結(jié)的狀況土壤固相顆粒很少呈單粒存在,它們經(jīng)常是相互作用而聚積形成大小不同、形狀各異的團(tuán)聚體(aggregate),這些團(tuán)聚體的組合排列稱為土壤結(jié)構(gòu)(soilstructure)。土壤結(jié)構(gòu)是成土過程的產(chǎn)物,故不同的土壤及其發(fā)生層都具有一定的土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)類型
由于土壤形成條件不同,土壤結(jié)構(gòu)的形狀、大小和穩(wěn)定性是多種多樣的。依據(jù)土壤結(jié)構(gòu)的幾何形狀和大小,大致可分為以下幾種主要類型(以結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)、寬、高為軸,按其發(fā)展方向來分):
1、粒狀——團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu):(grainedstructure)2、塊狀結(jié)構(gòu):(blockystructure)3、核狀結(jié)構(gòu):(nuttystructure)4、柱狀結(jié)構(gòu):(columnarstructure)5、棱柱狀結(jié)構(gòu):(prismaticstructure)6、片狀結(jié)構(gòu):(platystructure)度量土壤結(jié)構(gòu)的指標(biāo)
1、孔隙度:土壤是復(fù)雜的多孔體,土粒與土粒之間,土團(tuán)與土團(tuán)之間只是點(diǎn)面接觸,因此,土壤中貫穿著大小不一,彎彎曲曲,的空洞,稱為孔隙(soilpores)。即土壤中土粒與土粒、結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)體之間,通過點(diǎn)面接觸關(guān)系,形成大小不一的空間(空隙)。土壤孔隙的多少常以孔隙度來衡量,單位體積土壤中孔隙所占的體積百分?jǐn)?shù),稱為土壤孔隙度或土壤孔隙的體積占土壤總體積的百分?jǐn)?shù)。土壤孔隙度
=*100%土壤孔隙體積土壤總體積土壤的物理機(jī)械性?土壤粘結(jié)性:土粒與土粒之間相互吸引而結(jié)合在一起的性能,它反映出土壤抵抗機(jī)械破碎的能力。其大小決定于土粒之間的接觸面積,受土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、水分及腐殖質(zhì)含量的影響。?土壤粘著性:指土粒粘附于外物的性能,影響因素于粘結(jié)力相同。?土壤的可塑性:指土壤在濕潤(rùn)狀態(tài)下,能被塑造并保持其所取得性狀的性能。即只有在一定的含水量條件下才可表現(xiàn)出來。
土壤形態(tài)學(xué)特征新生體:土壤形成過程中重新生成的物質(zhì)化學(xué)起源的新生體
易溶鹽類(NaCl,CaCl2,MgCl2)石膏(CaSO4.2H2O)碳酸鈣二氧化硅二三氧化物(包括鐵、鋁、錳的氧化物)亞鐵化合物腐殖質(zhì)
土壤形態(tài)學(xué)特征新生體:土壤形成過程中重新生成的物質(zhì)生物起源的新生體糞粒土壤動(dòng)物穴根孔
土壤形態(tài)學(xué)特征?侵入體:土壤形成過程中外界進(jìn)入的物質(zhì)巖石形態(tài)碎石,礫石,巨礫冰凍形態(tài)冰成物人為形態(tài)磚瓦碎塊,玻璃、陶瓷碎片生物形態(tài)動(dòng)植物化石,動(dòng)植物殘?bào)w教學(xué)重點(diǎn)掌握土壤固相物質(zhì)組成及其特性了解土壤礦物類型及其風(fēng)化特征認(rèn)識(shí)土壤礦物空間分異規(guī)律第一章第一章
土壤礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)是土壤的“骨骼”,土壤礦物質(zhì)的成分和性質(zhì)對(duì)土壤的形成和理化性質(zhì)都有很大的影響;土壤礦物質(zhì)來源為巖石和母質(zhì),按成因類型將其分為兩大類:原生礦物和次生礦物。第一章
土壤原生礦物原生礦物(primarymineral):指直接來源于母質(zhì)的礦物、它是受到程度不同的物理風(fēng)化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化的碎屑物,其原來的化學(xué)組成和結(jié)晶構(gòu)造都沒有改變。影響土壤原生礦物的因素主要有:土壤的母巖和母質(zhì)的成因類型母巖成土的環(huán)境條件礦物的抗風(fēng)化能力第一章土壤次生礦物次生礦物由原生礦物經(jīng)風(fēng)化后重新形成的新礦物,其化學(xué)組成和構(gòu)造都有所改變而不同于原來的原生礦物;次生礦物形成的途徑:在原生礦物分解過程中,因晶體結(jié)構(gòu)尚未完全解體而降解的礦物;原生礦物晶體結(jié)構(gòu)徹底分解后,某些分解產(chǎn)物再重新合成,再結(jié)晶形成新的次生礦物。高嶺石逐漸代替水云母,鐵鋁氧化物也迅速增多。我國(guó)土壤粘土礦物的分布溫帶干旱的漠境和半漠境地帶:風(fēng)化程度低,化學(xué)風(fēng)化程度弱,以形成水化度低的水云母為主,蒙脫石不多。半干旱草原地區(qū):蒙脫石迅速增加,結(jié)晶良好,以蒙脫石和水云母為主。暖溫帶濕潤(rùn)地區(qū):蛭石顯著增加,以水云母—蛭石為主,說明環(huán)境有利于進(jìn)一步脫鉀。中亞熱帶以南地區(qū):新疆、甘肅西部和內(nèi)蒙古西部為水云母地帶;內(nèi)蒙中部、黃土高原北部和東北西部為水云母-蒙脫石地帶;華北大部和東北平原為水云母—蛭石地帶;北亞熱帶濕潤(rùn)區(qū)為水云母-蛭石-高嶺石地帶;江南丘陵、四川盆地及云貴高原為高嶺石-水云母地帶;華南及云南南部為高嶺石-二三氧化物地帶。
第一章次生礦物在中國(guó)的分布第一章土壤礦物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化過程,亦即原生礦物和次生礦物的風(fēng)化、分解,以及其產(chǎn)物的淋溶、遷移和淀積過程。土壤礦物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化第一章土壤礦物的風(fēng)化過程物理風(fēng)化:又稱機(jī)械崩解作用,溫度的變化、水分的凍結(jié)、碎石劈裂以及風(fēng)力、流水、冰川的摩擦力等物理因素引起的,使巖石礦物由大變小,由粗變細(xì),礦物在化學(xué)性質(zhì)與組成上均未發(fā)生變化;可隨水機(jī)械遷移淀積;為空氣、水的通透、蓄存創(chuàng)造條件,加速化學(xué)分解?;戏纸庾饔茫核畬?duì)礦物質(zhì)的溶解、水化和水解作用溶解作用:NaCl+HOHNa++Cl-+H2O水化作用:(與水化合)2Fe2O3+3H2O2Fe2O3?3H2O水解作用:(水解離H+對(duì)礦物分解作用)
A、脫鹽基:K2Al2Si6O16+HOHKHAl2Si6O16+KOH(正長(zhǎng)石)(酸性鋁硅酸鹽)KHAl2Si6O16+HOHH2Al8Si6O16+KOH(酸性鋁硅酸鹽)(游離鋁硅酸鹽)B、脫硅階段:(硅以游離硅酸形式被析出,開始淋溶)H2Al2Si6O16+5HOHH2Al2Si2O8?H2O+4H2SiO3
C、富鋁化階段:(礦物徹底分解、硅繼續(xù)淋溶、而Al(OH)富集)H2Al2Si2O8+4H2O2Al(OH)3+2H2SiO3化學(xué)風(fēng)化過程第一章土壤礦物的風(fēng)化過程生物風(fēng)化:經(jīng)過物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化以后,可以貯存一些水分和養(yǎng)分,具備了生物的基本生存條件,低等植物——高等植物——促進(jìn)進(jìn)一步的物理化學(xué)風(fēng)化第一章礦物質(zhì)風(fēng)化程度的量度指標(biāo)?淋溶率:指風(fēng)化殼或土層中鹽基的淋溶損失或累積狀況,用鹽基總量與氧化鋁的摩爾比例來表示。?風(fēng)化指數(shù):對(duì)巖石和風(fēng)化殼中殘余的穩(wěn)定和不穩(wěn)定風(fēng)化物含量比值。第一章礦物分解的不同階段碎屑階段鈣淀積階段
酸性硅鋁階段富鋁化階段影響土壤礦物質(zhì)分解和遷移的因素1、內(nèi)部因素:礦物元素組成復(fù)雜程度、元素原子結(jié)構(gòu),及物理化學(xué)性質(zhì)。2、環(huán)境因素:A、水、熱、酸堿條件主要因素B、生物因素特殊因素
在極端寒冷、潮濕的北極地帶或干旱的荒漠地帶物理風(fēng)化為主化學(xué)分解極慢水化云母次生礦物溫和的半干旱、半濕潤(rùn)地帶次生礦物蒙脫石濕熱的熱帶、亞熱帶的次生礦物高嶺石、鐵鋁氧化物第一章土壤有機(jī)質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)是土壤最重要的組成部分之一,它與礦物質(zhì)一起共同構(gòu)成了土壤的固相部分。土壤有機(jī)質(zhì)是泛指以各種形態(tài)和狀態(tài)存在于土壤中的含碳有機(jī)化合物。主要包括動(dòng)植物殘?bào)w、微生物體和這些生物殘?bào)w的不同分解階段的產(chǎn)物以及由分解產(chǎn)物合成的腐殖質(zhì)等。第一章土壤有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)是鑒別土壤肥力的重要標(biāo)志,是植物主要養(yǎng)分來源(N、P、S),可以改變土壤中的理化性質(zhì)(水分滲透、水分含量、耕地、通氣性、溫度、微生物活性),各地群眾對(duì)含有機(jī)質(zhì)較多的肥沃土壤以“烏、黑、油”來命名??梢娡寥烙袡C(jī)質(zhì)在提高土壤肥力中的地位。第一章土壤有機(jī)質(zhì)組成與來源碳水化合物:糖類、淀粉、纖維素、半纖維素;木質(zhì)素;含氮化合物:各種氨基酸、蛋白質(zhì)類;含磷、含硫化合物:核酸、磷脂等
;脂肪、蠟質(zhì)、單寧、樹脂。土壤腐殖質(zhì)(soilhumus)是土壤特異有機(jī)質(zhì),也是土壤有機(jī)質(zhì)的主要組分,約占有機(jī)質(zhì)總量的50%-65%。它是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗分解性強(qiáng)的棕色或暗棕色無(wú)定形膠體物,是土壤微生物利用植物殘?bào)w及其分解產(chǎn)物重新合成的高分子化合物。土壤腐殖質(zhì)第一章1、組成:
胡敏酸、富里酸、富啡酸、胡敏素2、性質(zhì):
土壤腐殖質(zhì)主要由C、H、O、N、S等元素組成,其結(jié)構(gòu)單元主要有:①碳水化合物②氨基酸等含氮物質(zhì)③芳香族化合物,以及含氧功能團(tuán)。如羧基、酚羥基、醌基、酮基和甲氧基等。芳香族化合物被視為腐殖質(zhì)組成的核心。腐殖質(zhì)是具有芳香族結(jié)構(gòu)的特殊高分子有機(jī)化合物。
(1)胡敏酸:是可溶于稀堿液而又不為酸溶解的一類腐殖質(zhì)。呈黑色或褐色,化學(xué)組成:C—50~60%;H—3.1~5.5%;O—31~41%;N—3~5.5%。還有少量磷、硫等。胡敏酸的一價(jià)堿金屬鹽類可溶于水,故可用一價(jià)堿金屬(Na+、K+、NH4+)鹽類溶液將胡敏酸從土壤中提取出來。二價(jià)堿土金屬(如Ca2+、Mg2+)鹽類及三價(jià)鐵鋁金屬鹽類則不溶于水。胡敏酸鹽具有較高的凝聚力,呈微酸性,對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成具有重要作用。(2)富里酸:是黃色或淡棕色的溶液,為溶于堿與酸的高分子有機(jī)化合物?;瘜W(xué)組成C—45~48%,H—4~4.8%,O—40~48%,N—2.5~4.3%。由于富里酸的羧基、醇羥基功能團(tuán)較多,酸性強(qiáng)而活性較大,其還原能力,絡(luò)合能力都較強(qiáng)。其一、二、三價(jià)鹽類都溶于水,對(duì)土壤的肥力作用甚微。由于酸性存在,對(duì)土壤礦物質(zhì)具有較強(qiáng)的分解作用。形成可溶性鹽類,有促進(jìn)風(fēng)化作用。相同點(diǎn):高分子有機(jī)化合物,具有膠體特性。主要由C、H、O、N組成。構(gòu)造單元:芳香族核+各種功能團(tuán)+碳水化合物、氨基酸不同點(diǎn):分解過程顏色元素組成、酸性、吸收性與陽(yáng)離子交換量、可溶性支鏈多少、分子量大小、混合度、聚合能力、還原能力、絡(luò)合能力
富里酸縮合程度較小,分子量小,但其活性氫功能團(tuán)較多,酸性較強(qiáng),對(duì)土壤肥力的作用較差,其代換量比胡敏酸小,保肥力小。并且容易使礦物質(zhì)遭到強(qiáng)烈破壞,引起養(yǎng)分流失,一、二、三價(jià)鹽類溶于水、并不變性,因此膠體分散,不利于結(jié)構(gòu)形成,但它能促進(jìn)土壤礦質(zhì)養(yǎng)分的釋放和提高微量元素的有效性。第一章土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的精華,它含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),其轉(zhuǎn)化一般經(jīng)歷著兩個(gè)主要過程,即有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化作用和有機(jī)質(zhì)的腐殖質(zhì)化作用。
?土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的承擔(dān)者——土壤微生物
土壤微生物之所以能承擔(dān)土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化原因:(1)個(gè)體?。阂话阌胾m計(jì),故能擴(kuò)散到土壤各部位;(2)種類多:不同微生物可適應(yīng)不同土壤環(huán)境條件,不同有機(jī)質(zhì)分解合成。(3)繁殖快:數(shù)量大:每克土可達(dá)千萬(wàn)-——1億個(gè)以上,保證有機(jī)持分解需要。按其組織和生物特性可分為四大類:
細(xì)菌、真菌、放線菌、藻類有機(jī)質(zhì)的礦化過程定義:有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過程,指土壤動(dòng)植物殘?bào)w,以及土壤腐殖質(zhì)在微生物作用下,首先分解成簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物,最終被徹底分解為無(wú)機(jī)化合物,如CO2、H2O、NO2、NH3、H2、H2S、CH4的過程。通常可分為:不含N有機(jī)質(zhì)的分解
含N有機(jī)質(zhì)的分解。
不含氮有機(jī)質(zhì)的分解1、不含氮的有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化(C6H12O5)n+nH2On(C6H12O6)
纖維素、淀粉(多糖)葡萄糖(單糖)
在通氣良好的條件下,好氧性微生物活動(dòng)旺盛,進(jìn)行氧化作用。單糖單酸CO2+H2O+能量,分解徹底,并放出大量的熱。(C6H12O5)n+5O22HCOO?COOH+4H2O+2CO2+674卡(2C2H2O4)4COOH+O24CO2+2H2O細(xì)菌、放線菌
如通氣不良,則單糖分解緩慢,產(chǎn)生熱量少,并形成一些CO2、H2O、CH4等還原物質(zhì),還可累積一些有機(jī)酸(以單糖的丁酸發(fā)酵為例):
單糖
有機(jī)酸+H2+CO2+熱,并形成少量酮類或醇類化合物。C6H12O5CH3CH2CH2COOH+2CO2+2H2+18卡
4H2+CO2CH4+2H2O
不含氮有機(jī)質(zhì)在土壤中分解產(chǎn)生CO2和能量。均直接和間接地對(duì)植物和微生物提供碳素和能量來源。為形成腐殖質(zhì)提供原料。在CO2擴(kuò)散到近地面大氣層中以后,又可供應(yīng)光合作用所需的碳素營(yíng)養(yǎng),構(gòu)成了生物—土壤生態(tài)系統(tǒng)碳素循環(huán)的一個(gè)組成部分。
嫌氣含N有機(jī)質(zhì)的分解
(包括水解氨化硝化三種作用)
土壤中含N的有機(jī)質(zhì)有腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)及衍生物等,它們的分解是土壤N素的主要來源,現(xiàn)以蛋白質(zhì)為例說明其轉(zhuǎn)化與分解。(1)水解作用:蛋白質(zhì)在微生物分泌的蛋白質(zhì)水解酶作用下,逐漸分解形成各種氨基酸(較簡(jiǎn)單的N物質(zhì))。蛋白質(zhì)
蛋白酶(水解蛋白質(zhì))
肽(消化蛋白質(zhì))氨基酸
土壤中蛋白質(zhì)的分解主要是細(xì)菌、放線菌、霉菌作用,它們都具有引起蛋白質(zhì)分解的水解酶,形成的氨基酸大多數(shù)已能被植物吸收nH2OnH2OnH2O(2)氨化作用:
氨基酸在微生物水解酶的作用,進(jìn)一步分解、產(chǎn)生氨并溶解于溶液形成銨鹽。A、氧化脫氨基——按氧化作用方式進(jìn)行RCHNH2COOH+O2RCOOH+CO2+NH3B、還原脫氨基——按還原方式進(jìn)行RCHNH2COOH+H2RCH2COOH+NH3C、在積水的條件下,氨化作用除按還原方式外,還按水解的方式進(jìn)行RCHOHCOOH+NH3RCHNH2COOH+H2O脫氨基RCH2OH+CO2+NH3脫氨基、脫羧性好氣嫌氣(3)硝化作用
氨或銨鹽通過微生物作用,氧化硝酸或硝酸鹽的過程。這個(gè)階段可分為兩個(gè)階段:一是氧化為亞硝酸鹽;二是亞硝酸氧化為硝酸。2NH3+3O22HNO2+2H2O+148K2HNO2+O22HNO3+48K
硝化作用是一種氧化作用,只能在土壤通氣良好條件下進(jìn)行,耕耙、松土、改良土壤結(jié)構(gòu)等都能促進(jìn)硝化作用的進(jìn)行,故一般旱地以硝化作用為主,水田中則以氨化作用為主。亞硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌
無(wú)論銨態(tài)氮還是硝態(tài)氮,都是作物重要的有效氮素養(yǎng)分,然而硝酸鹽極易流失,同時(shí)在通氣不良的條件下,硝酸鹽經(jīng)反硝化細(xì)菌的作用,進(jìn)行還原過程,形成氮?dú)狻聪趸饔谩_@個(gè)過程形成有害的亞硝酸鹽,及游離氮,造成營(yíng)養(yǎng)元素的損失。HNO3HNO2NO2N2
由于含氮有機(jī)物分解、生物固氮、施肥,構(gòu)成土壤氮素主要來源。氮素?fù)p失:(1)離子態(tài)(NH4+、NO3-)淋失(2)反硝化——N2(3)堿性土中NH4+態(tài)氨以氣體形式揮發(fā)含P有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化
含P有機(jī)物(核蛋白、磷脂、磷酸鹽等)經(jīng)過生物化學(xué)作用(P細(xì)菌)最終分解產(chǎn)物是無(wú)機(jī)P酸鹽(可溶性磷酸或磷酸鹽),構(gòu)成土壤磷素主要來源。
(1)有機(jī)P礦化:含P有機(jī)化合物
H3PO4
核蛋白
核素
核酸
H3PO4
卵磷脂肪
甘油磷酸脂
H3PO4(2)無(wú)機(jī)P化合物轉(zhuǎn)化:
不溶P酸鹽
可溶p酸鹽
植物、微生物
微生物生命活動(dòng)產(chǎn)生的有機(jī)酸(發(fā)醇產(chǎn)物)可溶性P酸鹽+無(wú)機(jī)酸(硝化作用或硝化作用的產(chǎn)物)可溶性P酸鹽Ca3(PO4)2+2H2CO3Ca(H2PO4)2+2CaCO3Ca3(PO4)2+2H2SO4Ca(H2PO4)2+2CaSO4
土壤中的磷素,特別是能為植物利用的有效P的含量很低,如土壤含P約為0.0025~0.3%,其中20~80%為有效P,只有pH在6-7時(shí),有效P含量最高。有機(jī)P化物易溶P酸鹽難溶P酸鹽PO43+PH3含P巖石生物吸收生物分解生物吸收土壤因素生物作用微生物還原風(fēng)化含S有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化含S有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化類似含N有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化A、含S有機(jī)質(zhì)含S氨基酸H2S硫化作用
B、H2SH2SO4(S、H2S氧化為H2SO4的過程)COOH?CH2NH2
?CH2S?SCH2
?CHNH2
?COOH+4H2O2H2S+2NH3+2CH3COOH+2HCOOH2H2S+O2S2+2H2O+126卡S2+3O2+2H2O2H2SO4+294卡嫌氣水解水解好氣氧化(胱氨酸)S和H2S氧化H2SO4硫化作用
總之,CO2、H2O、NH3、銨鹽、HNO3、H3PO4、H2SO4等是土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化最終產(chǎn)物。另外,Ca、Mg、K、Na、Fe等各元素也同時(shí)被釋放出來,同時(shí)還釋放能量;由上述可知,有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過程,是釋放植物生長(zhǎng)所需要的N、P、S及灰分元素等營(yíng)養(yǎng)元素的主要過程。土壤有機(jī)質(zhì)的腐殖化過程定義:在土壤有機(jī)質(zhì)分解為簡(jiǎn)單化合物的同時(shí),其中間產(chǎn)物再經(jīng)過微生物參與下發(fā)生生物化學(xué)作用,合成為一種新的高分子有機(jī)化合物—腐殖質(zhì)。這種由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程—有機(jī)質(zhì)的腐殖質(zhì)過程,土壤腐殖質(zhì)化的結(jié)果為土壤累積養(yǎng)分。也使養(yǎng)分能持續(xù)的供應(yīng)養(yǎng)分。
腐殖質(zhì)的形成過程和其種類一樣都相當(dāng)復(fù)雜,較多的觀點(diǎn)認(rèn)為:它經(jīng)歷了2階段(M、M、柯若若娃)生物化學(xué)合成學(xué)說。第一階段:是微生物將有機(jī)質(zhì)分解為簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物,一部分徹底分解,變成礦質(zhì)化的最終產(chǎn)物(如CO2、H2O、H2S、NH3等),另一部分重新合成新的中間產(chǎn)物,成為組成腐殖質(zhì)成分的基本結(jié)構(gòu)單元——芳香族化合物、含氮化合物(氨基酸)和碳水化合物的殘余物。第二階段:腐殖質(zhì)各組分物質(zhì)經(jīng)縮合而形成新的高分子化合物——腐殖質(zhì)。此外,還有氏克斯曼木質(zhì)素——蛋白質(zhì)系統(tǒng);費(fèi)拉格的化學(xué)聚合學(xué)說——純化學(xué)反應(yīng)使酚類+氨基酸縮合形成腐殖質(zhì);莫特系統(tǒng)——酚+酮縮合成腐殖質(zhì)。不論哪種形成,原始腐殖質(zhì)的進(jìn)一步合成,是受土壤表層的有機(jī)殘?bào)w的種類,微生物活動(dòng),水熱狀況和土壤化學(xué)性質(zhì)等條件制約的。濕潤(rùn)森林下的土壤進(jìn)一步合成——簡(jiǎn)單富里酸,較干旱草原——縮合的胡敏酸為主。土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化和腐殖質(zhì)化過程,是兩個(gè)相互對(duì)立而又相互聯(lián)系的過程,這也是土壤形成中最重要的過程。從土壤養(yǎng)分狀況來看,礦質(zhì)作用可促進(jìn)養(yǎng)分的釋放,也可為腐殖化提供原料。但這種過程如過于強(qiáng)烈時(shí),使養(yǎng)分分解過快,抵消或超出腐殖質(zhì)化的作用,容易造成養(yǎng)分流失。腐殖質(zhì)化則有利于養(yǎng)分的積累,但過于強(qiáng)烈,又易于使養(yǎng)分釋放過慢,出現(xiàn)供不應(yīng)求的狀況。
土壤有機(jī)質(zhì)與土壤肥力
1、土壤有機(jī)質(zhì)是作物養(yǎng)分的主要來源有機(jī)質(zhì)里含有作物需要的各種養(yǎng)分N、P、K、Ca、Mg、S、Fe等是植物生長(zhǎng)不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素。一般土壤中的養(yǎng)分,靠有機(jī)質(zhì)供應(yīng)95%的N,5-50%的P,10—80%的S。經(jīng)過腐殖質(zhì)化以后,很多養(yǎng)分以腐殖質(zhì)的形式貯藏起來。而腐殖質(zhì)化較穩(wěn)定,分解緩慢,能保證作物整個(gè)生育期的持續(xù)供應(yīng),不致脫肥。此外有機(jī)質(zhì)分解時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)酸和碳酸,一方面加強(qiáng)土壤礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解,另一方面也能補(bǔ)充作物的碳素營(yíng)養(yǎng)。2、有機(jī)質(zhì)能改善土壤物理性質(zhì)新解的腐殖質(zhì)膠體,可以把土粒膠結(jié)在一起,形成團(tuán)粒。并且有機(jī)質(zhì)膠體是土壤中水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的膠結(jié)劑,從而促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成,改善土壤理化性質(zhì),達(dá)到保水保肥。但其黏結(jié)力只有黏土的1/10,而又比砂土要大,故可使黏土松散、透氣,砂土石松散,即黏土石粒。砂土石砂,達(dá)到調(diào)節(jié)土壤、水、肥、氣、熱,又易于耕種。3、腐殖質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)有刺激作用
其芳香族粒和有機(jī)酸,能刺激植物生長(zhǎng),如胡敏酸通過提高細(xì)胞的滲透性加強(qiáng)植物呼吸和吸收養(yǎng)分能力,并可加速細(xì)胞分裂,增強(qiáng)根系發(fā)育,提高細(xì)胞滲透能力。4、土壤有機(jī)質(zhì)能促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成:土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的膠結(jié)劑,能促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成,從而改變土壤理化生物的特性,提高土壤的保水保肥能力,吸肥力可以達(dá)到每100克土吸收500—600毫克當(dāng)量,吸水力可以達(dá)到腐殖質(zhì)本身重量的6倍,和黏土相比,吸肥力、吸水力均變大十幾倍到幾十倍。土壤腐殖質(zhì)是一種弱酸,它的鹽類具有兩性膠體的作用,可以抗衡外來酸堿的干擾,緩沖土壤酸堿的變化,對(duì)作物生長(zhǎng)有利。無(wú)論南方的酸性土壤或是北方的鹽堿土里,施用腐殖酸銨都能減輕酸堿危害——提高土壤對(duì)酸堿的緩沖作用。
第一章土壤水分土壤水分:①土壤的主要組成部分;②是植物生活不可缺少的生存因子;③與可溶鹽構(gòu)成土壤溶液,成為植物供應(yīng)養(yǎng)分的介質(zhì);④影響土壤中物質(zhì)能量的遷移轉(zhuǎn)化過程;⑤影響土壤形成發(fā)育的方向和性質(zhì)。第一章土壤水分來源土壤水分主要來源大氣降水、灌溉水和地下水,此外,空氣中的水汽遇冷也會(huì)凝結(jié)成土壤水。第一章土壤水分消耗土壤水分的消耗主要有土壤蒸發(fā)、植物吸收和蒸騰、水分滲漏和徑流損失,其中地面蒸發(fā)和水分滲漏最為重要;土壤透水性主要取決于土壤孔隙的大小、土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)與松緊度;土壤水分的收入與消耗導(dǎo)致的土壤含水量變化狀況即為土壤的水量平衡。第一章土壤水分類型物理束縛水化合水結(jié)晶水吸濕水膜狀水毛管上升水毛管懸著水自由重力水支持重力水毛管水化學(xué)束縛水重力水束縛水自由水固態(tài)水氣態(tài)水土壤水分第一章
束縛水土壤中被固體顆粒束縛著的不能自由移動(dòng)的水稱為束縛水。束縛水可分為化學(xué)束縛水和物理束縛水?;瘜W(xué)束縛水:參與礦物結(jié)晶晶格組成,成為土壤礦物化學(xué)組成的部分。依其與礦物結(jié)合的情形(牢固程度),又可再分為化合水和結(jié)晶水。
化合水在礦物的結(jié)晶格子中被被非常牢固地保持著,只有在數(shù)百度高溫情況下才能被分離開,與此同時(shí),礦物也遭到破壞。如高嶺土、針鐵礦。結(jié)晶水的結(jié)合不太牢固,即較低溫度下可被分離出來。如石膏,芒硝分別在60-65℃與20-25℃的較低溫度下就可被分離出來。第一章
物理束縛水:主要是被土壤固體顆粒表面的分子引力所保持著的水分,依其來源和受束縛力的大小可分為吸濕水和膜狀水。吸濕水:土壤具有吸附水汽分子的能力,稱為土壤的吸濕性,被吸附的水分叫吸濕水(也叫緊束縛水)。即土壤固體顆粒依據(jù)其表面分子引力吸持在顆粒表面的汽態(tài)水。土壤吸濕水量大小,主要決定于土粒的表面積大小和相對(duì)濕度的高低。土壤質(zhì)地愈細(xì),比表面積愈大,吸濕愈強(qiáng),所以土壤質(zhì)地粘重,土壤的吸濕水量就愈高,空氣中相對(duì)濕度愈大,吸濕量愈大,土壤保持吸濕水達(dá)到的最大量稱為吸濕系數(shù)。第一章
膜狀水:被吸附在吸濕水膜外層的水分叫膜狀水。膜狀水的形成是在土粒表面形成吸濕水層以后,尚有剩余的分子引力,吸附動(dòng)能較小的液態(tài)水分子,當(dāng)膜狀水達(dá)到最大數(shù)量時(shí)的含水量,稱為最大分子持水量;膜狀水的含量決定于土粒總面積和土壤溶液的濃度。土壤愈粘重,表面積愈大,有機(jī)質(zhì)的含量愈高,膜狀水愈多。當(dāng)土壤溶液濃度增高時(shí),滲透壓增大,促使土壤膜狀水含量減少。植物能夠吸收利用部分膜狀水;
凋萎系數(shù):植物無(wú)法從土壤中吸收水分而呈現(xiàn)永久凋萎,此時(shí)的土壤含水量就稱為凋萎系數(shù)。第一章自由水:土壤中不被土粒牢固保持而能夠自由移動(dòng)的液態(tài)水,即超過最大分子持水量時(shí)的水分,這種水能夠被植物利用,并參與土壤中的各種物理化學(xué)作用。自由水可以分為毛管水和重力水兩種。毛管水:土壤中被毛管力吸附存在于土粒之間所形成的毛細(xì)管孔隙中的水分。毛管水是土壤中最寶貴的水分:具有溶解力,在毛管水中溶解有各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);又由于毛管力的作用,毛管水能較長(zhǎng)久的存在于土壤中,為植物有效水分的基本來源。自由水第一章水的表面張力(常顯示在液體—空氣界處,由于水分子彼此之間的吸引力大于水分子與界面上空氣分子之間的吸引力,形成一個(gè)表面向內(nèi)的力)水分移動(dòng)時(shí),它與所通過的管壁固體之間的吸引力。毛管水的出現(xiàn)是一種普遍的毛管現(xiàn)象,毛管現(xiàn)象由于兩種力而產(chǎn)生:第一章毛管水依其存在狀態(tài)可分毛管懸著水和毛管上升水毛管懸著水:當(dāng)降雨或灌溉水進(jìn)入土壤,在壓力作用下向下滲透,結(jié)果一部分流入下層,另一部分靠毛管力的作用被保持在毛管孔隙中,叫毛管懸著水;毛管懸著水達(dá)到最大時(shí)的土壤含水量稱為田間持水量毛管上升水(毛管支持水):地下水沿毛管上升而充滿毛管孔隙中的水分。當(dāng)土壤毛管上升水到最大數(shù)量時(shí)含水量,稱毛管持水量。第一章
重力水當(dāng)毛管水達(dá)到最大持水量后,若再有水分補(bǔ)給時(shí),則存在于大孔隙(>8mm)中的水因重力作用下移成為重力水。重力水的下移主要是在非毛管的大孔隙及土壤中的裂隙、根孔、動(dòng)物洞穴中進(jìn)行;當(dāng)重力水向下移動(dòng)時(shí),如果中途不遇到任何阻礙,它可以一直進(jìn)入地下水,成為地下水的補(bǔ)給來源—自由重力水;如遇到不透水層,它就可被阻在此層之上—支持重力水或上層滯水;土壤為重力水飽和時(shí)的土壤含水量達(dá)到土壤所能容納的最大持水量,稱飽和持水量或最大持水量。第一章土壤水分能量勢(shì)能高的點(diǎn)勢(shì)能低的點(diǎn)土壤水分運(yùn)動(dòng)土壤水勢(shì)表示土壤水分在土—水平衡體系中所具有的能態(tài)。它是指將單位水量從一個(gè)土—水系統(tǒng)移到溫度和氣壓完全相同的純水池時(shí)所做的功。常用(Ψ)來表示。土水勢(shì)主要由以下幾個(gè)分勢(shì)組成:基質(zhì)勢(shì)(Ψm);壓力勢(shì)(Ψg);溶質(zhì)勢(shì)(Ψs);重力勢(shì)(Ψg)。第一章土壤水能態(tài)定量表示方法土水勢(shì)的定量表示是以單位數(shù)量土壤水的勢(shì)能值為準(zhǔn)。單位數(shù)量可以是單位質(zhì)量、單位容積或單位重量。單位容積土壤水的勢(shì)能值用壓強(qiáng)單位,標(biāo)準(zhǔn)單位:帕(Pa)也可用千帕(kPa)和兆帕(MPa),習(xí)慣上也曾用巴(bar)和大氣壓(atm)表示;單位重量土壤水的勢(shì)能值用相當(dāng)于一定壓力的水柱高厘米數(shù)表示。第一章1Pa=0.0102厘米水柱1atm=1033厘米水柱=1.0133bar1bar=0.9896atm=1020厘米水柱由于土水勢(shì)的范圍很寬,由零到上萬(wàn)個(gè)大氣壓,故有人建議使用土水勢(shì)的水柱高度厘米數(shù)(負(fù))的對(duì)數(shù)表示,稱為pF。例如土水勢(shì)為-1000厘米水柱則pF=3。第一章土壤水分特征曲線又稱土壤持水曲線。它是指土壤水的基質(zhì)勢(shì)或土壤水吸力與土壤水分含量的關(guān)系曲線。影響土壤水分特征曲線的因素:A、土壤質(zhì)地,b、土壤結(jié)構(gòu),c、溫度,d、土壤中水分變化的過程(滯后現(xiàn)象)土壤水分特征曲線第一章膠體概念膠體是以分散質(zhì)粒子大小為特征的,它只是物質(zhì)的一種存在形式。如NaCl溶于水形成溶液,如果分散在酒精中則可形成膠體。
膠體種類很多,按照分散劑的不同,可分為液溶膠、氣溶膠和固溶膠。分散劑是液體的,叫做液溶膠,如Fe(OH)3、AgI膠體;分散劑是氣體的,叫做氣溶膠,如霧、云、煙等;分散劑是固體的,叫做固溶膠,如煙水晶、有色玻璃等。1.4土壤膠體土壤分散系及其特征土壤是由多相態(tài)物質(zhì)如固相物質(zhì)、液相物質(zhì)、氣相物質(zhì)及生命體構(gòu)成的復(fù)雜綜合體。當(dāng)某種土壤物質(zhì)微粒子分布在土壤液態(tài)水之中,就構(gòu)成了土壤分散系。它包括土壤膠體、土壤溶液和土壤濁液。第一章土壤膠體
土壤膠體對(duì)土壤養(yǎng)分元素、污染物的遷移轉(zhuǎn)化有重要作用,這種作用與土壤膠體類型及其性質(zhì)密切相關(guān),土壤膠體均具有雙電層結(jié)構(gòu)。土壤膠體可分為三種類型:①土壤礦質(zhì)膠體;②有機(jī)膠體;③有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合膠體。第一章
?土壤膠體的構(gòu)造
(1)土壤膠體膠核的成分由SiO2、Fe2O3、Al2O3,次生鋁硅酸鹽、腐殖質(zhì)的分子團(tuán)所組成的微粒核。(2)微粒核表面的分子向溶膠介質(zhì)解離而帶有電荷,形成一個(gè)內(nèi)離子層。(3)在內(nèi)離子層外面,由于電性吸引,形成帶有相反電荷的外離子層。(內(nèi)層+外層——雙電層)(4)決定電位離子層——內(nèi)層外層——反離子層、補(bǔ)償離子層:非活性離子層,活性離子層。微粒核+決定電位離子層=微粒團(tuán)微粒團(tuán)+非活性補(bǔ)償離子層=膠粒膠粒+擴(kuò)散層=膠體微粒微粒核+雙電層(5)膠體的電荷性質(zhì)決定于直接附著在微粒核上的離子,若陰離子被固定在微粒核上,則膠粒就帶負(fù)電荷,若陽(yáng)離子被固定在微粒核上,則膠粒就帶正電荷。
?土壤膠體的性質(zhì)
1、
巨大的比表面積和表面能
2、
土壤膠體的帶電性(1)
土壤膠體電荷的起因A、同晶置換作用B、晶格破碎邊緣的斷鍵C、膠體向介質(zhì)解離或吸附離子而帶電(2)
土壤膠體電性的強(qiáng)度A、決定電位離子層與溶膠介質(zhì)間的電位差——熱力電位,在一定膠體系統(tǒng)內(nèi),它的大小一定不變的。B、非活性補(bǔ)償離子層與溶膠介質(zhì)間的電位差——電動(dòng)電位。它的大小隨擴(kuò)散層的厚度而變化,當(dāng)擴(kuò)散層厚度增大時(shí),電動(dòng)電位勢(shì)增強(qiáng),擴(kuò)散層厚度減小時(shí),電動(dòng)電位勢(shì)降低。C、膠體所顯示的電性強(qiáng)弱決定于電動(dòng)電位。
3土壤膠體的分散性和凝聚性
膠體的兩種狀態(tài)溶膠凝膠膠體微粒均勻分散在水中,呈高度分散狀態(tài)膠體微粒彼此聯(lián)結(jié)凝聚在一起而呈絮狀凝聚作用分散作用膠體的凝聚或分散決定于電動(dòng)電位的高低:越高,排斥力愈強(qiáng),溶膠狀態(tài)。越低,當(dāng)吸引力大于排斥力時(shí),凝膠狀態(tài)。土壤膠體的性質(zhì)(三)土壤的吸收性
土壤的吸收性能:土壤具有吸收并保持固相、液相和氣相物質(zhì)的能力。土壤中存在著五種吸收性能:1、機(jī)械吸收作用2、物理吸收作用3、化學(xué)吸收作用4、生物吸收作用5、物理化學(xué)吸收作用
1、機(jī)械吸收作用:指土壤對(duì)進(jìn)入土體的大大小小的固體物質(zhì)的機(jī)械阻擋作用。土壤固相部分,實(shí)際為復(fù)雜的疏松多孔體,如像過濾器一樣,它能機(jī)械地阻滯較粗的物質(zhì),使大于孔隙的物質(zhì)不致流失,但只能保護(hù)不溶性物質(zhì),而不能保護(hù)可溶性物質(zhì)。
2、物理吸收作用:土壤膠體借助表面能,從溶液和空氣中吸附和保護(hù)一些分子態(tài)物質(zhì)的作用。又稱分子的吸收,這種作用只是把吸附的物質(zhì)固定在土壤顆粒中,它不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),只是使不同的(分子態(tài)物質(zhì)),分別濃縮在膠粒表面或溶液中。3、化學(xué)吸收作用:土壤中可溶性物質(zhì)生成難溶性物質(zhì)的沉淀過程,即某些可溶性養(yǎng)分物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)作用成為難溶的化學(xué)物保存與土壤中。例如可溶性磷酸與氫氧化鐵、鋁作用生成難溶性磷酸鐵鋁——磷的固定。4、生物吸收的作用:指生活在土壤中的植物和微生物,根據(jù)各自生理需要,具有選擇、集中、積累和保存養(yǎng)分的能力。
生物吸收具有特殊意義:(1)生物吸收作用具有選擇性,是按生物學(xué)規(guī)律進(jìn)行吸收的,所以保存的養(yǎng)料符合肥力的要求。(2)生物吸收是隨著生物進(jìn)化而提高,促使土壤養(yǎng)分不斷積累。(3)由于綠色植物的根系為一個(gè)分散集中系統(tǒng),使土壤養(yǎng)分集中于表層。在此吸收特點(diǎn)是其他吸收不具備的。
5、物理化學(xué)吸收的作用:又稱離子代換吸收。指土壤膠體吸收離子態(tài)物質(zhì)并與土壤溶液中離子進(jìn)行交換的過程。這種作用與上述膠體的帶電性有關(guān),即膠粒表面帶有電荷,能吸收與電荷相反的離子,這些分布于擴(kuò)散層的離子,并能與土壤溶液中離子進(jìn)行交換而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。土壤中的代換吸收可分為兩種:①帶負(fù)電的膠體吸附陽(yáng)離子并與溶液中的陽(yáng)離子進(jìn)行交換——陽(yáng)離子代換吸收。②帶正電的膠體吸附陰離子并與溶液中的陰離子進(jìn)行交換——陰離子代換吸收。土壤中可溶性養(yǎng)分和施入的肥料,除分子吸收外一致都要解理成離子態(tài),才能被植物吸收利用,所以通過離子代換吸收對(duì)土壤保肥、供肥作用和土壤肥力的提高有極重要的影響。A、陽(yáng)離子代換吸收
土壤膠體在多數(shù)情況下帶負(fù)電荷,表面吸附許多的陽(yáng)離子,這些陽(yáng)離子和土壤中陽(yáng)離子互相交換,稱為陽(yáng)離子代換吸收作用。
膠體Ca+2+2NH4Cl膠體NH4+NH4++CaCl2陽(yáng)離子代換作用的特點(diǎn)有:
1、可逆反應(yīng)且能迅速平衡(但反應(yīng)平衡是改變?nèi)芤旱碾x子組成濃度,反應(yīng)運(yùn)動(dòng))
2、代換按當(dāng)量定向進(jìn)行:即離子的相互交換,以離子價(jià)為依據(jù)做等價(jià)交換。3、陽(yáng)離子交換受質(zhì)量作用定律的支配。
注意:
各種陽(yáng)離子將其他陽(yáng)離子從土壤膠體微粒上代換下來的能力是不同的,它與離子價(jià)數(shù)、離子原子序數(shù)、離子半徑、水化程度、離子運(yùn)動(dòng)速度和離子濃度有關(guān)。土壤中常見的陽(yáng)離子代換能力的順序?yàn)椋篎e3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+
土壤吸附陽(yáng)離子的數(shù)量稱為陽(yáng)離子代換量也叫鹽基代換量,它是度量陽(yáng)離子交換作用及其性質(zhì)的指標(biāo)之一。土壤陽(yáng)離子代換量的大小與土壤膠體的數(shù)量和種類、膠體間的相互作用及土壤pH有關(guān)。①膠體含量愈多,交換量愈高——質(zhì)地愈細(xì),濃度愈大②在膠體中有機(jī)膠體交換量最大,在鋁土礦物中則2:1>1:1型。脹縮性礦物>非脹縮性礦物、即蒙>伊>高,與膠體所帶負(fù)電荷數(shù)有關(guān)。③pH增加,土壤膠體負(fù)電性隨之增大,代換量增大,陽(yáng)離子代換量標(biāo)志著土壤吸收保持陽(yáng)離子養(yǎng)分?jǐn)?shù)量的多少,所以常把它作為土壤保肥能力大小的指標(biāo)。一般認(rèn)為陽(yáng)離子代換量在20毫克當(dāng)量/100克土以上保肥力強(qiáng)的土壤,10~20者為保肥力中等土壤,<10者為保肥力弱的土壤。
度量陽(yáng)離子代換作用大小的另一指標(biāo)是鹽基飽和度。
鹽基飽和度:土壤膠體所吸收代換性鹽基離子占代換性陽(yáng)離子的百分?jǐn)?shù)。在土壤膠體中鹽基離子占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)時(shí),稱鹽基飽和土壤。如果含有相當(dāng)多的交換性H+、Al3+的土壤,則稱為鹽基不飽和土壤。鹽基飽和土壤如豐產(chǎn)水稻土的鹽基飽和度不能低于70%,它能保持土壤特性,不易破壞,同時(shí)富有養(yǎng)分,一般來說:干旱半干旱,即半濕潤(rùn)地區(qū)的土壤,為鹽基飽和的土壤,溫帶、亞熱帶、濕潤(rùn)地區(qū)的土壤,為鹽基不飽和的土壤。
B、陰離子代換吸收
土壤膠體一般帶負(fù)電荷,但在pH值變化時(shí),或膠體的某些部分也帶正電荷的情況下,同樣可產(chǎn)生陰離子代換吸收作用,有些也屬于可逆反應(yīng),能很快達(dá)到平衡,并受質(zhì)量作用定律支配,但土壤中陰離子代換吸收常和化學(xué)吸收的固定作用聯(lián)系在一起,因而使之復(fù)雜化。據(jù)研究測(cè)定陰離子的交換能力順序是:F->草酸根>檸檬酸根>H2PO4->HCO3->H2BO3->Ac->SO42->Cl->NO3-
按土壤對(duì)陰離子的吸收情況可分三類:1、易被土壤吸收陰離子,如磷酸離子,硅酸和某些有機(jī)酸的陰離子,大多和化學(xué)吸收固定聯(lián)系在一起,2、很少被吸收或基本不能被吸收的陰離子。3、另一類則介與兩者之間,如某些有機(jī)酸陰離子。土壤溶液與土壤反應(yīng)一、土壤溶液的組成和濃度降水或灌溉水進(jìn)入土壤,立即和土壤組成物質(zhì)接觸并發(fā)生作用,促使土壤中更多可溶性物質(zhì)溶解于水中。這種含有多種可溶性物質(zhì)的土壤水——土壤溶液。土壤中溶有多種無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物,以及膠體物質(zhì)的稀薄水溶液。土壤溶液中的無(wú)機(jī)類主要是鈣離子、鎂離子、鈉離子、的硝酸鹽、碳酸鹽、重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽及磷酸鹽等。在清水地中還有亞鐵、亞錳等還原態(tài)化合物。有機(jī)化合物主要是:可溶性糖、蛋白質(zhì)、氨基酸等等。土壤溶液中的膠體大部分為有機(jī)膠體即腐殖質(zhì)、有機(jī)酸、蛋白質(zhì)等。也有次生鋁硅酸鹽和鐵鋁氧化物等無(wú)機(jī)膠體。土壤溶液通常是不飽和的,濃度一般為200-1000PPm,所產(chǎn)生的滲透壓往往低于一個(gè)大氣壓。
影響土壤溶液變化因素環(huán)境因素內(nèi)部因素氣候因素生物因素地下水因素人為因素降水、蒸發(fā):直接關(guān)系到土壤水的多少土壤溶液濃度氣溫影響土溫影響到溶質(zhì)的溶解度濃度與組成植物根系、微生物活動(dòng)向溶液釋放H+(有機(jī)酸)、CO2同時(shí)吸收溶液養(yǎng)分影響到溶液性質(zhì)地下水位高低、地下水供給多少、地下水礦化度影響土壤溶液灌溉、施肥增加溶液濃度固相與液相間物質(zhì)溶解與沉淀溶液與膠體間的離子交換氣相與液相間氣體交換溶液中膠體分散與凝聚作用溶液的稀釋和濃縮作用第一章土壤空氣是土壤的重要組成成分,它和土壤水分共同存在于土壤孔隙之中,是影響土壤肥力與土壤自凈能力的因素之一。土壤空氣的組成與大氣層中空氣的組成有明顯的不同。土壤空氣及其運(yùn)動(dòng)土壤的熱量
低空氣溫
土壤的熱量影響
土壤空氣
影響土壤物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化
土壤水分
影響植物、微生物的生命活動(dòng)
影響土壤所有過程的速度、強(qiáng)度影響土壤形成與土壤肥力。
土壤熱量的來源
土壤熱的主要來源是太陽(yáng)輻射能,其他如地球內(nèi)部向地表輸送的熱量和土壤微生物分解有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生的熱量,以及化學(xué)過程產(chǎn)生的化學(xué)能。太陽(yáng)表面溫度約6000。C,到達(dá)地球的僅為太陽(yáng)輻射出來全部能量的20億分之一。且由于輻射過程受到大氣層、水層、云層、塵埃等反射作用,一部分反射回宇宙空間,一部分被大氣層所吸收,一部分被散射。因此大約只有50%的太陽(yáng)輻射到達(dá)地球表面。就是到達(dá)地表的輻射能也不是全部被土壤所吸收,其中被地面反射回大氣或被作為長(zhǎng)波輻射損失約30-45%,用于土壤水分蒸發(fā)與植物葉面蒸騰為50-60%,植物和土壤累積的熱量通常不超過到達(dá)地表的輻射量的5-15%。
土壤的熱量性質(zhì)
土壤的熱學(xué)性質(zhì)包括吸熱性與散熱性、熱容量、導(dǎo)熱性、導(dǎo)濕性。
?土壤吸熱性、散熱性土壤表面吸收太陽(yáng)輻射所轉(zhuǎn)變成的熱能,并使土壤溫度升高的能力稱為吸熱性。土壤在吸收熱能增溫后,又進(jìn)行地面輻射放出熱量,稱為散熱性。土壤吸熱和散熱性能的強(qiáng)弱與影響土面反射率的下墊面有關(guān)。一般是土色暗、濕度大、土表粗糙者吸熱性強(qiáng);土壤水分蒸發(fā)強(qiáng)會(huì)使土壤散熱,天氣晴朗,地面無(wú)覆蓋情況下,土壤散失熱量多。?土壤導(dǎo)熱性與導(dǎo)熱率土壤吸收一定熱量后,除按熱量容量不同而增溫外,同時(shí)還把熱量熱導(dǎo)給鄰近的土層。土壤傳導(dǎo)熱量的性能稱為導(dǎo)熱性,其大小通常因?qū)崧蕘肀硎?。單位截面、單位距離相差1度、單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)通過的熱量(卡/cm.秒.度)。影響導(dǎo)熱率因素:1、孔隙、松緊狀況接觸面積狀況熱量傳導(dǎo)性能2、水分、空氣的含量:水的導(dǎo)熱率是空氣的25倍濕土導(dǎo)熱率比干土大。?土壤導(dǎo)溫性
在一定的熱量供給情況下,使土壤溫度發(fā)生變化并通過傳遞溫度使土壤不同部分之間的溫差達(dá)到平衡的快慢和難易性。導(dǎo)溫性用導(dǎo)溫率來表示:在土層垂直方向上,距離1cm內(nèi)有1度溫差時(shí),每秒鐘流入1cm2土壤斷面積的熱量,使1cm3(立方體積)土壤所發(fā)生的溫度變化。K=λ/CV(cm2/秒)λ—導(dǎo)熱率CV
—熱容量固體水分空氣導(dǎo)熱率0.002~0.0060.0012~0.00140.00005熱容量0.5~0.610.0003導(dǎo)溫率0.004~0.010.00130.16土壤溫度的變化規(guī)律土壤溫度變化是土壤熱量平衡和熱學(xué)性質(zhì)共同作用的結(jié)果。土壤溫度的變化和氣溫類似,不同時(shí)間,不同空間均有著年變化、日變化和偶然變化。1、年變化2、日變化3、偶然變化
土壤溫度與土壤肥力土壤溫度影響土壤中水分、空氣、養(yǎng)分物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化微生物活動(dòng)在15—40。C的時(shí)最活躍,(過高或過低會(huì)抑制其活動(dòng)),會(huì)影響有機(jī)質(zhì)礦化、腐殖質(zhì)化過程。作物的生長(zhǎng)發(fā)育發(fā)芽、開花、結(jié)果都需要一定的溫度。
土壤溫度調(diào)節(jié)合理安排作物灌排相結(jié)合合理施肥與耕作
土壤水、氣、熱的相互關(guān)系及其調(diào)節(jié)
土壤水、氣、熱的相互關(guān)系
土壤水分與空氣都是流體,它們都存在于土壤孔隙中,它們之間有一種相互消長(zhǎng)的關(guān)系。土壤熱量的多少表現(xiàn)為土壤濕度的高低,土壤濕度的高低影響毛管水運(yùn)動(dòng)速度、水分蒸發(fā)的快慢及水分狀態(tài)的轉(zhuǎn)化等,也通過影響微生物活動(dòng),影響到土壤空氣的組成,進(jìn)而影響到土壤與大氣的氣體交換。反之,土壤水分、空氣會(huì)影響土壤的熱容量和導(dǎo)熱率,因而影響土壤的濕度狀況。所以熱量與水分、空氣之間是一種相互作用的關(guān)系。土壤水、氣、熱的調(diào)節(jié)(1)土壤水分的調(diào)節(jié):在調(diào)節(jié)土壤水分方面,應(yīng)當(dāng)控制土壤水分的收支平衡。深翻土地;加厚疏松層;中斷松土,切斷毛管;地面加覆蓋物,減少水分蒸發(fā),消除雜草,減少水分消耗。(2)土壤空氣的調(diào)節(jié):土壤空氣的調(diào)節(jié)是要?jiǎng)?chuàng)造良好的土壤結(jié)構(gòu)使,土壤有良好的通氣性。如排水則要在低洼地方(3)土壤熱量狀況的調(diào)節(jié):土壤熱量狀況的調(diào)節(jié)可借助于改變土壤的輻射特性、蒸發(fā)程度和土壤與大氣間的熱對(duì)流等方法來進(jìn)行。掌握土壤地理發(fā)生學(xué)的基本理論;掌握母質(zhì)、氣候、生物、地形、時(shí)間因素對(duì)土壤形成發(fā)育的影響;理解人類活動(dòng)對(duì)土壤發(fā)育的影響;掌握主要的成土過程教學(xué)重點(diǎn)第二章第二章五大成土因素氣候生物母質(zhì)地形時(shí)間氣候是土壤形成的能量源泉。土壤與大氣之間經(jīng)常進(jìn)行水分和熱量的交換。氣候直接影響著土壤的水熱狀況、土壤中物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化過程,并決定著母巖風(fēng)化與土壤形成過程的方向和強(qiáng)度。氣候控制著土壤中物理、化學(xué)和生物等作用過程的總趨勢(shì)。土壤形成的氣候因素第二章第二章生物是促進(jìn)土壤發(fā)生發(fā)展的最活躍因素(主導(dǎo)因素)通過生物循環(huán)才能把大量的太陽(yáng)能納入成土過程;通過生物循環(huán)才能使分散于巖石圈、水圈和大氣圈的多種養(yǎng)分物質(zhì)積聚土壤之中;通過生物循環(huán)才能使土壤具有肥力,并使之不斷更新,以形成良好的土壤結(jié)構(gòu),區(qū)別其它自然體。成土過程實(shí)質(zhì)上就是在一定條件下為生物不斷改造過程,在一定意義上講沒有生物的作用便沒有土壤的形成過程。土壤形成的生物因素包括植物、微生物和動(dòng)物。土壤形成的生物因素母質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ),在生物、氣候作用下,母質(zhì)表面逐漸轉(zhuǎn)變成土壤。但母質(zhì)不僅是被改造的材料,同時(shí)對(duì)成土過程有一定作用,這種作用愈是在成土過程的初期愈較顯著。土壤形成的巖石圈(母質(zhì))因素第二章土壤形成的巖石圈(母質(zhì))因素第二章通常,把與土壤形成有關(guān)的塊狀巖體稱為母巖,把與土壤有直接發(fā)生聯(lián)系的母巖風(fēng)化物稱為母質(zhì)。愈是年輕的土壤與母質(zhì)的相似性愈多,發(fā)育愈成熟的土壤則與母質(zhì)的相似性愈少,但母質(zhì)的性質(zhì)依然會(huì)在不同程度上長(zhǎng)期地保留在土壤之中。一般來說,土壤的基本類型及其分布主要受地帶性的生物氣候因素控制,但區(qū)域性母質(zhì)因素差異也有明顯的影響。如南方的紅黃壤地帶:石灰?guī)r—紅色石灰土,第三系紫色頁(yè)巖—紫色土土壤形成的巖石圈(母質(zhì))因素第二章母質(zhì)中原生礦物顆粒的大小及抗風(fēng)化的能力,對(duì)土壤的機(jī)械組成和其它特性皆有明顯的影響,母質(zhì)中若含砂粒較多,土壤的質(zhì)地則較粗,通透性好,養(yǎng)分貧乏,含混質(zhì)較多的母質(zhì),情況往往相反。母質(zhì)中的礦物組成和化學(xué)成分也常直接影響土壤的無(wú)機(jī)養(yǎng)分的含量。土壤發(fā)育在殘積物上中含石塊較多;發(fā)育在坡積物上質(zhì)地較細(xì),但常夾有帶棱角石塊;發(fā)育在洪積物及淤積物上其上、下層質(zhì)地變化較大,而同一層次則較均一;黃土母質(zhì)發(fā)育的土壤,質(zhì)地以粘土、粉壤土為主。土壤形成的巖石圈(母質(zhì))因素第二章母質(zhì)的差異對(duì)成土過程的快慢也有一定影響,在同一氣候帶內(nèi)成土過程的快慢類型的多樣性,在很大程度上決定于母質(zhì)的化學(xué)風(fēng)化程度和沉積物的發(fā)育特點(diǎn)。如:石英巖及其風(fēng)化物停留較原始粗骨土階段;易風(fēng)化的巖石和和目前不再接受大量沉積的沉層,土壤的形成較成熟;時(shí)而加厚的沉積物上發(fā)育的土壤年齡較輕、且下層常有被埋土壤土壤形成的巖石圈(母質(zhì))因素第二章非均質(zhì)母質(zhì)對(duì)土壤形成、土壤性狀和肥力狀況的影響較均質(zhì)母質(zhì)更為復(fù)雜,它不僅直接影響土體中機(jī)械組成和化學(xué)組成的不均一性,而且,更重要的是造成水分在土體中的運(yùn)行狀況的不均一性,從而也影響著土體中物質(zhì)遷移的不均一性。土壤形成的巖石圈(母質(zhì))因素第二章母質(zhì)對(duì)成土作用的影響也有一定的局限性,主要的土壤類型,起決定性因素是生物、氣候條件。即在同一生物氣候帶內(nèi),不同母質(zhì)上可以形成相類似的自然土類,而在不同的地帶,則相似的母質(zhì)??尚纬刹煌令?,母質(zhì)不等于土壤,是形成土壤的一種基本因素和主要物質(zhì)基礎(chǔ)。巖石圈表面形態(tài)即地形,它是土壤形成發(fā)育的空間條件,對(duì)成土過程的作用與母質(zhì)、氣候、生物等不同,它通過影響地表物質(zhì)能量的再分配,從而影響成土過程。不同地形部位母質(zhì)分配是不同的:山體上部-殘積母質(zhì),山坡地-坡積物,山前平原或沖積扇-洪積物。地形部位從高到低,土壤質(zhì)地由粗逐漸變粘。不同地形影響地表水熱條件的再分配,主要表現(xiàn)在不同高度、坡度和方向等對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和地面輻射是不同的,致使土壤的垂直分布的規(guī)律和陰坡與陽(yáng)坡土壤發(fā)育及類型的差異。土壤形成的巖石圈(地形)因素第二章時(shí)間和空間是一切事物存在的基本形式。氣候、生物、母質(zhì)和地形都是土壤形成的空間因素。時(shí)間作為成土因素則是闡明土壤形成發(fā)展的歷史動(dòng)態(tài)過程。母質(zhì)、氣候、生物、和地形等對(duì)成土過程的作用隨著時(shí)間延續(xù)而加強(qiáng)。土壤形成的時(shí)間因素作用第二章人為活動(dòng)對(duì)土壤的影響受社會(huì)制度和社會(huì)生產(chǎn)力水平的制約,而且這種影響具有雙向性,即可通過合理利用,使土壤朝向良性循環(huán)方向發(fā)展,也可因不合理利用引起土壤退化。人類活動(dòng)一是通過改變成土條件,二是通過改變土壤組成和性狀來影響成土過程。土壤形成的人為因素第二章第二章第二節(jié)土壤的發(fā)生過程一、土壤的形成規(guī)律自然土壤是在各成土因素(母質(zhì)、氣候、生物、地形、時(shí)間……)綜合作用的結(jié)果。土壤學(xué)家威廉斯把自然土壤形成的基本規(guī)律概括為地表物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)和生物小循環(huán)過程矛盾的統(tǒng)一,這個(gè)規(guī)律具體表現(xiàn)在土壤肥力的發(fā)展過程中,其中植物有效養(yǎng)分的積累又是這一過程的最大特點(diǎn)。第二章
地質(zhì)大循環(huán),又稱“物質(zhì)地質(zhì)大循環(huán)”,“物質(zhì)的地質(zhì)淋溶過程”,指巖石經(jīng)過風(fēng)化,其產(chǎn)物通過各種形式的剝蝕和搬運(yùn)過程堆積在低洼的地方成為沉積物,并在一定的地質(zhì)條件下經(jīng)過固結(jié)成巖作用成為沉積巖,再經(jīng)過地殼運(yùn)動(dòng)抬升出露于陸地表面,這個(gè)以地質(zhì)歷史時(shí)間為周期的過程稱為物質(zhì)的地質(zhì)大循環(huán)。第二章
原有礦物的破壞養(yǎng)分的釋放形成了次生礦物風(fēng)化過程是這個(gè)過程的重要環(huán)節(jié),它對(duì)土壤系統(tǒng)來說是主要的輸入過程,而淋溶剝蝕過程則是一種主要的輸出過程。從土壤形成的角度來看,風(fēng)化作用只為土壤形成準(zhǔn)備了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)(成土母質(zhì)),為營(yíng)養(yǎng)元素在地表的積累提供了可能性。由于風(fēng)化作用形成的這些營(yíng)養(yǎng)元素不是集中在表土層,而是處于分散狀態(tài),很容易剝蝕和淋失,殘留下來的主要是一些難溶的無(wú)機(jī)化合物。另外,在這些風(fēng)化產(chǎn)物中也沒有植物所最需要的元素。因此,地質(zhì)循環(huán)作用還不具備在地表有效的積累養(yǎng)分的能力,它在成土過程中不起主導(dǎo)作用。地質(zhì)大循環(huán)在成土過程中的作用第二章
生物小循環(huán),又稱“植物營(yíng)養(yǎng)元素的生物小循環(huán)”或“物質(zhì)的生物累積過程”。系指主要通過植物從土壤中選擇吸收所需要的養(yǎng)分并存儲(chǔ)于活質(zhì)中(植物體內(nèi)),再以殘落物的形式歸還給地表,并通過微生物等的分解進(jìn)入土壤中的過程。(即通過生物的生長(zhǎng)吸收、歸還、分解三個(gè)過程完成一個(gè)生物周期的循環(huán))。
第二章生物小循環(huán)在成土過程中的作用生物小循環(huán)具有更新快、范圍小、效率高等特點(diǎn),它不但通過植物的吸收使風(fēng)化釋放的養(yǎng)分免于大量的淋失,并促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)元素在土壤表層的集中與積累,更重要的是微生物的作用,可以把這些養(yǎng)分以腐殖質(zhì)的形式有效地保存起來,成為土壤及其肥力形成和發(fā)展的核心。第二章大循環(huán)與小循環(huán)的關(guān)系從地球發(fā)展的地質(zhì)歷史時(shí)間來看,生物小循環(huán)是在地質(zhì)大循環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,生物小循環(huán)只是整個(gè)地質(zhì)大循環(huán)中一部分物質(zhì)的小循環(huán),從地質(zhì)歷史時(shí)間來看,小循環(huán)最終將納入大循環(huán)的行列之中。在土壤形成發(fā)育過程中,主要有地質(zhì)大循環(huán)中的風(fēng)化和淋溶剝蝕二個(gè)環(huán)節(jié)的物質(zhì)流通,以及生物小循環(huán)的吸收、歸還和分解三個(gè)環(huán)節(jié)的物質(zhì)流通。這兩種物質(zhì)流通方式方向、速率和周轉(zhuǎn)期等都各不相同,但它們的關(guān)系又非常密切。第二章從養(yǎng)分的消長(zhǎng)來看,風(fēng)化產(chǎn)物的淋溶剝蝕過程主要是造成養(yǎng)分從系統(tǒng)中的流失與分散,而整個(gè)生物活動(dòng)過程則主要造成養(yǎng)分的保存與集中。兩者同時(shí)同地結(jié)合在一起使構(gòu)成一對(duì)矛盾,由此決定土壤的特性和推動(dòng)土壤的形成與發(fā)展。在地質(zhì)過程中,風(fēng)化的速率慢而淋溶剝蝕的速率快,兩者也不相同。如果沒有植物的保護(hù)作用,必造成更強(qiáng)烈的淋溶剝蝕作用,加速土壤物質(zhì)的向外界流失,風(fēng)化與流失之間的供求關(guān)系也更為緊張。大循環(huán)與小循環(huán)的關(guān)系1原始土壤形成過程定義:生物開始在巖面上或巖石崩裂物上定居或著生,促使成土作用發(fā)生發(fā)展的過程。
巖石風(fēng)化礦物被分解創(chuàng)造水分、養(yǎng)料儲(chǔ)存條件,并釋放部分礦質(zhì)養(yǎng)料生物有機(jī)體開始在風(fēng)化產(chǎn)物中出現(xiàn)植物:地衣、苔蘚微生物:真菌、細(xì)菌促使礦物分解從中吸取養(yǎng)分土壤初具肥力特征為高等植物生存創(chuàng)造條件。原始土壤基本特點(diǎn):土層淺薄、腐殖質(zhì)積累少、無(wú)明顯腐殖質(zhì)層主要的成土過程2腐殖化過程
定義:指在各種植物作用下,在土體中,特別是土體表層進(jìn)行的腐殖質(zhì)累積過程。有機(jī)質(zhì)分解的中間產(chǎn)物——合成高分子有機(jī)化合物——腐殖質(zhì)——腐殖質(zhì)的形成過程——腐殖化作用。
3灰化過程定義:是指在土體表層(特別是亞表層)Al2O3、Fe2O3及腐殖質(zhì)淋溶淀積,而SiO2殘留的過程。主要發(fā)生在寒帶或寒溫帶濕潤(rùn)氣候和生長(zhǎng)針葉林條件下,堆積了較厚的樹枝落葉及樹皮等殘落物,這個(gè)殘落物層疏松多孔,保水,透水性強(qiáng),使降雨及融化雪水后充分的向下滲透。又由于針葉林殘落物中含單寧,樹脂類物質(zhì)較多,其分解后造成很強(qiáng)的酸性,在真菌分解產(chǎn)生一種強(qiáng)有機(jī)酸——富里酸。一方面使有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化,釋放出各種鹽基。另一方面富里酸的酸性較強(qiáng),而針葉林殘落物中所含鹽基較少,在低溫潮濕的情況下,殘落物分解緩慢,釋放鹽基不足中和富里酸。在強(qiáng)酸淋溶作用下,表層除石英外,其他礦物元素皆被淋失或流失,結(jié)果在殘落物層下部形成酸性灰白色土層,稱灰化層。4土壤的粘化過程定義:指土體中粘土礦物的生成和聚積過程。一般以溫帶、暖溫帶半濕潤(rùn)的氣候條件下,在土體內(nèi)部發(fā)生較強(qiáng)烈的原生礦物分解和次生粘土礦物的形成,或表層粘粒向下機(jī)械淀積,其結(jié)果形成了富含粘土礦物的粘化層。粘化作用可分為殘積粘化和淀積粘化兩種形式。前者是土內(nèi)風(fēng)化作用所形成的粘土礦物沒有向較深土層移動(dòng)而就地累積,多發(fā)于鹽基飽和度較大,濕潤(rùn)程度較弱,由于缺乏穩(wěn)定下降水流,所以不發(fā)生粘粒的移動(dòng)和淀積。后者是風(fēng)化和成土作用所形成的粘土產(chǎn)物殘積層向下淋溶淀積,多發(fā)生在中性或微酸性。5富鋁化過程定義:在熱帶、亞熱帶生物氣候條件下,原生礦物徹底分解,粘粒與次生礦物不斷形成,硅和鹽基遭到淋失,F(xiàn)e、Al氧化物明顯累積過程。
6鈣化過程
定義:主要為半干旱、干旱地區(qū)土壤,碳酸鹽在土體中淋溶淀積過程。在干旱、半干旱的草原氣候條件下,土壤淋溶作用較弱,大部分易溶性鹽類(Cl、SO4、Na、K)從土壤中淋失,Ca、Mg鹽類部分淋失或很少淋失,Si、Fe、Al基本上未動(dòng)。Ca、Mg成為遷移中的標(biāo)志元素,即土壤膠體表面和土壤溶液中多為Ca、Mg飽和。土壤表層殘存Ca和植物殘?bào)w分解所釋放的Ca,在雨季以重碳酸鈣的形態(tài)向下淋洗,在土壤一定深度(中部)積累,形成白色鈣積層。7土壤鹽堿化過程鹽化過程:各種易溶性鹽類在土壤表層逐漸累積的過程。
內(nèi)陸地區(qū)地球化學(xué)過程本身高度分散隨水流到低平地區(qū)地下水位高,重新沉積蒸發(fā)、隨毛管上升集聚鹽化層
其實(shí)質(zhì)是鹽分的遷移和重新聚集并參與土壤形成過程濱海地區(qū)成土母質(zhì)含鹽海水入侵補(bǔ)充地下水土壤積鹽堿化過程:土壤膠體中有較多的代換性Na,使土壤呈強(qiáng)堿性反應(yīng),并引起土壤物理性質(zhì)惡化過程。即交(代)換性Na占陽(yáng)離子交換量20%以上,水解后,釋出堿質(zhì),其PH值可達(dá)9以上。土壤的堿性主要來自土壤中大量存在的堿金屬,堿土金屬的碳酸鹽和重碳酸鹽外,以及土壤膠體上代換性Na+.8泥炭化過程定義:指排水不良地方有機(jī)質(zhì)的厚層聚集過程。
這些有機(jī)物在過濕條件下,因嫌氣環(huán)境不能徹底分解,而以不同分解程度的有機(jī)殘?bào)w累積于地表,形成一個(gè)泥碳層或粗腐殖質(zhì)層,有時(shí)可以保留有機(jī)殘?bào)w的組織原狀。
9潛育化過程
定義:
指終年積水的土體中發(fā)生的還原過程。由于土層長(zhǎng)期被水浸潤(rùn),空氣缺乏,即處于嫌氣狀態(tài),從而產(chǎn)生較多的還原性物質(zhì),其中高低價(jià)的Fe、Mn轉(zhuǎn)化為低價(jià)的Fe、Mn,并易流失,從而形成藍(lán)灰色或古灰色的還原層。
這種青灰色土層即為潛育層,多出現(xiàn)于沼澤土下部和潛育性水稻土的中、下部。
次生潛育化:在持續(xù)灌溉條件下,土壤中、上部形成新的潛育層的作用,多見于南方復(fù)種指數(shù)高的水稻土。
泥炭層耕作層沼澤土水稻土犁底層潛育層潛育層10潴育化過程定義:土壤形成中的氧化——還原過程。
潴育過程和潛育化過程共同之處是:它們都是在漬水影響下發(fā)生的,但潴育化過程的漬水經(jīng)常處于移動(dòng)狀態(tài)下,即有一個(gè)干濕交替過程,從而使土壤的鐵、錳物處于還原和氧化的交替過程,在漬水中鐵、錳被還原遷移,脫水時(shí),鐵、錳又被氧化而產(chǎn)生淀積,在這種干濕交替下,土體中形成銹紋、銹點(diǎn)、鐵錳結(jié)核及“鱔色斑”等新生體層次,即潴育層。11白漿化過程定義:指土壤表層由于上層滯水而發(fā)生的潴育漂洗過程。
多發(fā)生在溫度較低的濕潤(rùn)地區(qū),且質(zhì)地粘重或凍層頂托水分較多的地區(qū),土壤表層經(jīng)常處于周期性滯水狀態(tài),從而引起鐵、錳還原,當(dāng)水分過多時(shí),一部分低價(jià)鐵錳以側(cè)滲方式流出土層,與此同時(shí),土壤粘粒也發(fā)生機(jī)械淋洗,因此土壤表層的腐殖層之下出現(xiàn)白色土層,稱為白漿層。12土壤的人工熟化過程定義:土壤熟化過程是人類定向培育土壤的過程,指耕作土壤在自然和人為因素綜合影響下,進(jìn)行土壤的發(fā)育過程,其中人為因素占主導(dǎo)地位。在人類的合理利用定向培育下,土壤朝著肥力提高的方向發(fā)展,即土壤的水、肥、氣、熱條件更適應(yīng)作物的生長(zhǎng),這就是土壤的熟化過程。人類改變土壤原有的土壤性狀朝肥力提高的方向發(fā)展耕作、改良、培肥第三章第三章土壤分類第一節(jié)土壤分類概述第二節(jié)土壤發(fā)生學(xué)分類第三節(jié)土壤診斷學(xué)分類第三章教學(xué)重點(diǎn)了解土壤分類的原理、依據(jù)和方法掌握土壤地理發(fā)生分類體系和土壤系統(tǒng)分類體系的依據(jù)及其特點(diǎn)熟悉國(guó)際主要土壤分類體系、國(guó)際土壤分類參比基礎(chǔ)(IRB)和世界土壤資源參比基礎(chǔ)(WRB)。第三章土壤發(fā)生分類(soilgeneticclassification)土壤系統(tǒng)分類(Soiltaxonomy)土壤類別(soiltaxon)診斷表層(diagnosticsurfacehorizon)診斷表下層(diagnosticsubsurfacehorizon)關(guān)鍵詞第一節(jié)土壤分類概述第三章一、土壤分類的概念土壤分類是根據(jù)土壤自
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